【经验】敏源传感高精度电容调理芯片MDC02、MDC04的报警设置方法分享

时间： 2023-04-12 来源：敏源传感科技有限公司公众号

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MDC02、MDC04是敏源传感推出的高集成度数模混合信号传感集成电路，芯片直接与被测物附近的差分电容极板相连，利用不同物质介电常数的区别，通过放大、数字转换、补偿计算电容的微小变化来实现物质成分的传感。芯片内部集成高精度16bit模数转换ADC电路，电容分辨率0.1fF，线性度误差小于0.3%。此外，内置精度0.5℃的温度传感电路，可用于温度补偿及其他温度传感场景。

MDC02、MDC04分别为两通道、四通道测量高精度电容调理芯片。每一通道测量电容两极之间的互感电容，可编程固定测量范围0~119pF，可编程可变调理范围±15.5pF，芯片可自动搜索最佳量程配置。芯片测量工作方式灵活，可配置多通道测量组合，单次测量、周期性循环测量等工作模式，可用于智能小家电液位、水箱液位、油液液位、水浸传感、食品/土壤水分含量、冰霜检测、位移传感等应用场景。

实际应用中，可根据检测场景需要，如单点或多档液位检测等，设置电容报警功能。

报警引脚编号及连接

MDC02、MDC04的报警引脚编号分别为6和14，如下表所示。

2种连接方式：

（1）Alert引脚连接主机中断引脚，开启连续测量模式，期间主机睡眠不读取数据。当电容值超过高限或低于低限时触发报警，Alert引脚输出高电平唤醒主机。

（2）Alert引脚连接其他开关，开启单次测量模式，期间主机正常读取每次测量数据。当电容值超过高限或低于低限时触发报警，Alert引脚输出高电平开启其他器件。

报警设置方法

芯片报警门限以精简的格式存储，即仅存储最高有效7位，以和16位标准输出的最高有效7位进行比较，来判断是否已满足报警条件，如下图所示。

报警逻辑图

具体设置方法如下：

1、报警阈值寄存器地址及指令说明

按照如下表格中的寄存器逻辑地址及通信协议对应指令进行读写。

报警门限设置需要满足以下条件：

CHSet>CHClear>CLClear>CLSet。

当用户改变Co、Cr时，报警门限寄存器值需要重新计算。

2、电容值计算方法

电容值直接输出CD是无符号的16位二进制数，如下表所示。

电容值CX由下列公式计算

其中：Cr是测量范围，Co是偏置电容数值。

设置报警值时，按照电容计算公式，反推出16位无符号数，取其中高七位存进对应寄存器的高7位，最低位置0。

需要注意的是：数据始终以16位格式进行测量和存储。简化数据格式仅用于判断是否满足报警条件。当电容值超过设定阈值或低于设定阈值，Alert引脚都会高电平输出。

如果需要取消报警设置，只需将最小设定值设置为大于等于最大设定值（低限报警阈值>= 高限报警阈值）。

设置报警值时，按照电容计算的表格，反推出16位无符号数，取其中高七位存进对应寄存器的高7位，最低位置0。

设置报警门限流程示例

1、设置电容报警门限值（例如当Cr=15.5pF，Co=15pF时，高门限触发：CHSet=25pF，高门限清除：CHClear=20pF，低门限清除：CLClear=10pF，低门限触发：CLSet=5pF）

2、用下列公式推出CD：

3、把CHSet转换为16位二进制值：

CHSet = 1101 ' 0010 ' 1001 ' 0100

4、删除CHSet的低9位，低位加1个”0 ”：

CHSet=1101 ' 0010 ' 0 ' 1001 ' 0100=1101 ' 0010

5、CHSet=1101 ' 0010

6、CHClear=1010 ' 1000

7、CLClear=0101 ' 0110

8、CLSet=0010 ' 1100

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